陕北侏罗纪煤田地处毛乌素沙漠边缘,水资源短缺,生态环境极为脆弱。矿区煤层埋藏浅、开采厚度大、基岩薄、松散覆盖层厚,是典型的薄基岩、厚积沙松散覆盖层条件下的浅埋煤层开采。陕北侏罗纪煤田大规模开发以后,地面塌陷和地下水位下降日益加剧,成为加快沙漠化进程的主导因素。开发陕北优质大煤田和保护陕北稀缺的水资源,是陕北能源化工基地建设中迫切需要解决的重大课题,不仅关系到陕北老区的可持续发展,也关系到国家的能源发展战略。本文基于对神府矿区地质开采条件及开采损害现状调查的基础上,分析了这种特殊条件下开采沉陷控制特点,煤层上方关键层的物理力学性质及其破坏形态。应用岩层控制关键层理论,结合F-RFPA数值模拟计算分析,对浅埋煤层关键层的特征参数及其破断后对上覆岩层产生破坏的程度和形态进行了较深入的模拟分析。给出了开采高度与关键层破断后结构稳定性的关系,以及这种结构稳定性对含水层破坏程度的影响,结果表明,在神府矿区条件下,关键层破断结构稳定性不仅取决于关键层的特征参数,而且与开采高度、直接顶厚度等因素有关,通过限高开采能够使关键层破坏后的结构稳定运移,避免覆岩切落破坏发生,实现保水采煤。在研究保水采煤基础上,结合大柳塔矿区的地质、采矿、地形及生态环境情况,对大柳塔矿区进行了保水开采与矿区生态环境保护模式的初步探讨,形成大柳塔矿区的分区。